黏土改性对复合高吸水树脂溶胀性能的影响

• 作 者: 王益哲
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 吸水树脂 凹凸棒黏土 伊蒙黏土 溶胀性能 酵母发泡

近年来，黏土基复合高吸水树脂已成为功能高分子材料领域研究的热点。为了进一步改善复合高吸水树脂的吸水性能，本论文以凹凸棒黏土(APT)和伊蒙黏土(I/S)为复合组分，海藻酸钠(NaAlg)和羧甲基纤维素钠(CMC)为基体，丙烯酸钠(NaA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、磺化苯乙烯(NaSS)和苯乙烯(St)为单体，制备了一系列复合高吸水树脂，考察了改性APT以及I/S对树脂结构和溶胀性能的影响，探讨了含苯环和磺酸根共单体的引入对树脂吸水性能的影响。在此基础上，采用酵母发泡法制备了NaAlg-g-PNaA/APT多孔高吸水树脂，评价了致孔对树脂溶胀速率及在不同介质中的溶胀性能的影响。主要研究结果如下:　　
1.不同溶剂处理APT对复合树脂的性能影响较大，其中二甲亚砜分散处理能有效提高树脂的凝胶强度和反复溶胀性能;甲醇处理APT能显著提高树脂的吸水能力和溶胀速率。在乙醇/水体系中，在醇水为1/1，再辅以高压均质处理后，所制备的复合树脂表现出最优的吸水性能、凝胶强度和反复溶胀性。　　
2.有机钠盐与高压均质协同改性APT较单一方式改性能更明显地提高复合吸水树脂的吸水倍率和吸水速率。其中，利用0.25％乳酸钠改性APT制备的复合高吸水树脂表现出最佳的吸水性能。　　
3.引入I/S可以提高树脂的吸水能力和吸水速率，在含量为2.5％时达到最佳值。对I/S进行有机化处理还能进一步提高树脂的吸水性能，吸水能力和速率随I/S有机化改性程度的增加呈现先增大后减小的趋势，在有机度为1E时吸水性能达到最优值。　　
4.当n(AMPS)/n(AA)摩尔比为1∶50、引发剂APS浓度为6.545 mmol/L和CMC含量为15.96 wt％时，所制备的CMC-g-poly(AA-co-AMPS)高吸水树脂有最佳的吸水性能。适量AMPS和NaSS的引入能够改善树脂的吸水倍率、吸水速率以和耐盐性能。NaSS和APT可产生协同作用，进而进一步改善NaAlg-g-poly(NaA-co-NaS S)/APT复合高吸水树脂的网络结构及其溶胀性能。　　
5.采用酵母发泡法可成功制备出具有孔径为1-3μm的大孔NaAlg-g-PNaA/APT复合高吸水树脂。干酵母用量为0.5％时，所形成的孔状结构均一，在不同介质中均表现出最佳的吸水速率和吸水能力。